6.1.3.1 No local da lesão no nervo
O desenvolvimento e a manutenção do sistema nervoso requer a atividade de fatores de crescimento, dentre eles, as neurotrofinas, as quais são peptídeos com papel fundamental nos processos de crescimento, diferenciação e sobrevivência das células do tecido nervoso e, após uma lesão ou doença, são responsáveis por promover a regeneração de neurônios no SNC e SNP (THOENEN, 1991). De fato, foi possível observar no presente estudo que o modelo de esmagamento do nervo induziu redução da concentração das neurotrofinas β-NGF e BDNF no local da lesão. Entretanto, outros trabalhos demonstraram que a expressão do RNAm do BDNF no nervo isquiático estava aumentada do 7º ao 28º dia após a lesão, num modelo de neurotmese, enquanto que, num modelo de axoniotmese, a expressão gênica do BDNF estava aumentada no 14º dia, mas retornava ao normal no 28º dia após a lesão (ALLODI; UDINA; NAVARRO, 2012; OMURA et al., 2005b). Ademais, foi demonstrado um aumento da regulação do BDNF e do receptor de neurotrofinas p75 (p75NTR) nas células de Schwann durante o processo de degeneração Walleriana distal (ZHANG et al., 2000).
Por outro lado, a realização do exercício físico foi capaz de promover o restabelecimento das concentrações de β-NGF e BDNF no local da lesão (um sumário dos efeitos do exercício físico no nervo isquiático está representado na Figura 28). Assim, o aumento da
concentração destas neurotrofinas no nervo isquiático poderia explicar a estimulação da regeneração nervosa observada no grupo de animais exercitados, destacado pela análise histológica descritiva deste estudo. Além disso, em nosso estudo prévio, observou-se que o exercício físico promoveu o aumento do número de fibras mielinizadas, bem como a recuperação da função motora (BOBINSKI et al., 2011b). Outra evidência observada no presente estudo, a qual reforça a hipótese de que o exercício físico promove regeneração nervosa, foi o aumento da expressão da proteína PMP22 no nervo isquiático dos animais exercitados, sendo que, a expressão da proteína PMP22 estava reduzida nos animais sedentários após a lesão (Figura 28). O aumento desta proteína pode ocorrer resultante do incremento do número de fibras mielinizadas e também, em decorrência do aumento da mielinização de axônios no processo de regeneração.
Corroborando com os nossos achados, alguns trabalhos na literatura evidenciam que poucos dias de exercício físico são suficientes para aumentar a produção de BDNF no músculo e no GRD, e também de NGF, melhorando a sobrevida e a regeneração de axônios em modelos de lesões no SNP ou SNC (GOMEZ-PINILLA et al., 2001; MOLTENI et al., 2004; CHAE; KIM, 2009; NEEPER et al., 1995). Estudos demonstram que neurotrofinas, tais como o NGF, o BDNF, a NT-3 e a NT-4, promovem a sobrevivência de neurônios motores in vitro e in vivo, após a transecção nervosa (OPPENHEIM et al., 1992; KOLIATSOS et al., 1993) e induzem a maturação e a potenciação do desenvolvimento de terminais de neurônios motores (WANG; XIE; LU, 1995; WANG; POO, 1997). Ademais, foi demonstrado que o BDNF é expresso em neurônios motores e em seus músculos alvo, e o aumento da sua expressão é regulada pela desnervação. Também foi demonstrado que o gene que codifica o p145trkB, que é um receptor envolvido na transdução dos sinais do BDNF, está presente em motoneurônios alfa, e o BDNF é transportado seletivamente para estes motoneurônios através do músculo esquelético, prevenindo a morte neuronal num modelo de transecção do núcleo facial de ratos (KOLIATSOS et al., 1993).
Por outro lado, foi observado que o BDNF pode atuar no p75NTR e promover a mielinização in vitro, em culturas de neurônios do GRD e células de Schwann. Além disso, os mesmos autores confirmaram que a bainha de mielina de camundongos knockout para o p75NTR é menos espessa comparada a de camundongos selvagens (COSGAYA; CHAN; SHOOTER, 2002). Os neurônios do GRD também podem sintetizar BDNF, o qual pode ser transportado e liberado ao longo do axônio (NG et al., 2007). Além disso, as células de Schwann no sítio da lesão
também liberam fatores neurotróficos como o NGF e o BDNF. Em paralelo, a concentração dos receptores de NGF, o TrKA, está aumentada nas células de Schwann que formam as bandas de Büngner após a lesão. O NGF, após se ligar nos seus receptores, nas células de Schwann, é transferido através de transporte retrógrado do cone de crescimento para o corpo celular, estimulando e guiando a direção do neurônio em regeneração. Além disso, sabe-se que macrófagos que estão no local da lesão estimulam a produção de NGF através da IL-1β (LYKISSAS et al., 2007).
6.1.3.2 Na medula espinal
É notório que, apesar do envolvimento do BDNF e do NGF na regeneração axonal, essas neurotrofinas são conhecidas como mediadores e moduladores da dor e têm seus papéis amplamente definidos na gênese e na manutenção da dor neuropática (PEZET; MCMAHON, 2006; PEZET; MALCANGIO; MCMAHON, 2002). De fato, o NGF está aumentado no GRD e no corno dorsal da medula espinal após a axoniotmese, lesão por constrição crônica do nervo isquiático ou na neuropatia induzida por uma dieta rica em gordura (PATHAK et al., 2013; VAYNMAN; GOMEZ-PINILLA, 2005). Além disso, a administração de anticorpos anti-NGF reduziu a hiperalgesia mecânica após lesões em nervos espinais e lesão medular (FUKUOKA et al., 2001; GWAK et al., 2003; HERZBERG et al., 1997). Em conjunto, estes dados indicam que o NGF facilita a transmissão da dor no GRD e no corno dorsal da medula espinal.
No presente estudo, foi demonstrado que as concentrações de NGF e BDNF estavam aumentadas na medula espinal após a lesão do nervo isquiático, que se desenvolveu em paralelo à hiperalgesia mecânica em animais sedentários. Por outro lado, a realização de exercício físico de baixa intensidade por duas semanas reduziu as concentraçoes de BDNF e NGF na medula espinal. Considerando que neurônios e células gliais satélites ativadas são importantes fontes de NGF no GRD, e esta neurotrofina pode ser transportada pelos neurônios aferentes primários até o corno dorsal da medula espinal, tem sido sugerido que o aumento da expressão de genes relacionados à dor como o TRPV1, SP, CGRP, canais de sódio Nav 1.8 e Nav 1.9 é mediado pelo NGF (LINDSAY; HARMAR, 1989; FANG et al., 2005). Além disso, o BDNF é bem conhecido por seu papel na modulação da dor, facilitando a resposta nociceptiva (LU et al., 2009; LU, COLMERS, SMITH, 2012). Na periferia, o BDNF é sintetizado no GRD e liberado por
neurônios aferentes primários e por células de Schwann, enquanto, no corno dorsal da medula espinal esta neurotrofina é liberada pelos terminais aferentes primários e também por células gliais ativadas. Figura 28 - Efeito do exercício físico sobre as interações neuroimunes e liberação de neurotrofinas no local da lesão no nervo
Legenda: A figura representa a resposta imunológica e a liberação de
neurotrofinas que ocorre após a lesão do nervo, no processo de degeneração Walleriana distal, bem como, o efeito do exercício físico sobre estes eventos. Células do sistema imunológico como macrófagos, linfócitos, neutrófilos e mastócitos são recrutadas para o local da lesão, se tornam ativadas e se espalham por todo o tronco distal do nervo lesionado.
Continuação da legenda da Figura 28.
Estas células liberam uma série de mediadores como, TNF-α, IL-1β, β-NGF e IL-6 que potencializam o processo inflamatório. Os macrófagos recrutados para o local da lesão podem se diferenciar de acordo com o ambiente em: macrófagos M1(pró-inflamatório) ou M2 (anti-inflamatório). Por outro lado, o exercício físico induz um aumento da concentração de IL-4 e IL-1ra, além da redução de citocinas pró-inflamatórias como, TNF-α, IL-1β. A IL-4 promove um papel na polarização de macrófagos para a via anti-inflamatória M2 e a resposta de células Th2, com maior liberação de IL-4, juntamente com IL-1ra. O exercício físico promove o aumento do número de macrófagos M2, e a redução de macrófagos M1, o que poderia acelerar a remoção dos debris celulares, tornando o ambiente permissivo para o processo regenerativo. Além disso, o exercício físico aumenta as concentrações de neurotrofinas como, BDNF e β- NGF. Estas neurotrofinas podem ser liberadas por macrófagos e, principalmente, por células de Schwann, que após a lesão, iniciam a proliferação e diferenciação, e então formam as Bandas de Büngner, que servem como guias para os axônios em regeneração. Numa fase mais tardia, no processo de mielinização axonal, as células de Schwann promovem a síntese de proteínas que compõem a mielina, como a, proteína zero (P0), proteína básica da mielina (PBM) e proteína da mielina periférica 22 (PMP22), a qual também estava aumentada nos animais exercitados após a lesão no nervo isquiático.
Fonte: A autora (2015).
Ademais, o aumento do BDNF no GRD e na medula espinal, promovido pela lesão de nervos espinais, está relacionado ao aumento da excitabilidade de neurônios do corno dorsal que se projetam na via de transmissão da dor (FUKUOKA et al., 2001; OBATA et al., 2003). O BDNF potencializa a neurotransmissão excitatória glutamatérgica através da sua ligação com o receptor TrKB e da fosforilação das subunidades NR2A, NR2B e NR1 do receptor de glutamato NMDA (SLACK et al., 2004; DI LUCA et al. 2001) e, também modula a transmissão inibitória através de GABA/Glicina, além de regular a expressão de genes relacionados à dor, tais como c-fos, c-Jun, Krox-24 e CREB (LU et al., 2009; LU, COLMERS, SMITH, 2012; MERIGHI et al., 2008a, b).
Corroborando os resultados deste trabalho, um estudo demonstrou que o treinamento na esteira por cinco dias reduziu as concentrações de BDNF e NGF no GRD após a transecção e sutura do nervo isquiático de ratos (COBIANCHI et al., 2013). Além disso, foi demonstrado que um programa de exercício aeróbio de natação, durante
cinco semanas, foi capaz de restaurar as concentrações de NGF e BDNF no GRD, promovendo paralelamente, a redução da hiperalgesia após a ligadura parcial do nervo isquiático de camundongos (ALMEIDA et al., 2015). Neste contexto, pode-se sugerir que a redução das concentrações de BDNF e NGF na medula espinal representa um dos mecanismos pelos quais o exercício físico previne a hiperalgesia mecânica após a lesão do nervo isquiático.
6.1.4 Efeito do exercício físico na liberação de citocinas anti-